JP2711252B2 - 特に核磁気共鳴イメージング装置のためのパッシブ・デカップリング式受信アンテナ - Google Patents

特に核磁気共鳴イメージング装置のためのパッシブ・デカップリング式受信アンテナ

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JP2711252B2
JP2711252B2 JP63111372A JP11137288A JP2711252B2 JP 2711252 B2 JP2711252 B2 JP 2711252B2 JP 63111372 A JP63111372 A JP 63111372A JP 11137288 A JP11137288 A JP 11137288A JP 2711252 B2 JP2711252 B2 JP 2711252B2
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    • G01R33/3614—RF power amplifiers

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、核磁気共鳴（NMR）イメージング装置用の
パッシブ・デカップリング式受信アンテナに関するもの
である。本発明は特に、NMRが診断の補助として極めて
役立つ医学分野に応用可能である。しかし、本発明を他
の分野に応用することも可能である。
従来の技術 NMRイメージング装置は、検査する人体に一定の強磁
場B0を印加する手段を主構成要素として備えている。こ
の磁場中にあるときに人体に送信アンテナからラジオ周
波数の励起用電波を当てて、人体構成粒子の磁気モーメ
ントの振動に共鳴を起こさせる。このラジオ周波数の電
波による励起を停止させた直後、粒子の磁気モーメント
が磁場B0の向きに再び揃おうとするときに今度は人体か
ら発生する共鳴信号を測定する。発生したこの信号を受
信するため、人体の表面に設置したいわゆる表面アンテ
ナを用いることがある。NMRイメージング装置の一部を
構成する送信アンテナに対する表面アンテナの大きな利
点は、信号発生粒子のすぐ近くに設置できることであ
る。これに対して送信アンテナは人体のはるかに遠くに
設置される。表面アンテナを用いることにより、検出さ
れる信号のS/N比を大きく向上させることが可能にな
る。
最もよく使用される（脊柱、眼窩、胸郭、膝用）表面
アンテナは、一般に送信アンテナとは空間的にデカップ
ル状態にされている。通常は、送信アンテナは、NMRイ
メージング装置内に仰向けにされた患者の体内での渦電
流による損失が最小となるように水平に分極するように
配置されている。一方、人体表面の受信アンテナのほう
は、送信アンテナからの電波放射中に送信アンテナとの
カップリングが起こらないよう、鉛直方向の磁場を生じ
るように配置されている。実際、これら２種類のアンテ
ナの間に強いカップリングが起こることは極めて好まし
くない。というのは、受信アンテナにより誘起される応
答磁場が、陽子を励起する送信アンテナの磁場と反対向
きになる傾向があるからである。受信の際には表面アン
テナが有効な信号源にはるかに近いためこの問題はそれ
ほど深刻ではない。
発明が解決しようとする課題 このように空間的にデカップリング状態にすることに
は、場合によっては問題がある。例えば、表面アンテナ
の磁場を鉛直方向に向けるためには検査中に患者が耳に
このアンテナを当てた状態で横方向を向いている必要が
ある。さらに、受信アンテナを他方の耳に当てる必要が
ある場合には、この患者は台上で回転して反対側を向か
なければならない。
本発明の目的は、このような欠点を解決して、電波放
射中に上記の２種類のアンテナをデカップリング状態に
する手段を備えるとともに、共鳴信号を受信するために
対称であり、かつ、この共鳴信号を伝送するためにイン
ピーダンスを変換する受信アンテナを提供することであ
る。すなわち、人体上のアンテナであるこの送信アンテ
ナに平行に受信アンテナを設置した場合でもこの受信ア
ンテナは送信アンテナの一様な磁場を感じない。この結
果は、受信される信号の質を低下させることなしに得る
ことができる。従って、この受信アンテナを用いると人
体の任意の部分、例えば耳を検査することができる。さ
らに、患者はもはや横方向を向く必要がなくなる。
課題を解決するための手段 そこで、本発明によれば、 核磁気共鳴イメージング装置のためのパッシブ・デカ
ップリング式受信アンテナであって、互いに隣接し且つ
対向する２つの磁気的な回路であって、このアンテナに
対して実質的に一様な磁場を発生するトランスミッタに
よって起電力が誘起されたときに、それぞれの誘起起電
力が互いに反対向きになるようになされた２つの磁気的
な回路を具備し、これらの回路の一方を構成する第１回
路は少なくとも１つの磁気的なループを備え、且つ、他
方を構成する第２回路は、全部の面積が第１回路の面積
とほぼ等しい複数の磁気的なループを備えるアンテナに
おいて、 第２回路のループ面が第１回路のループ面に対して離
間されて（decale:即ち、オフセット又は偏位されて）
おり、且つ、第２回路の各ループの中心におけるループ
に垂直な軸が、第１回路のループに垂直な軸の回りの空
間に均等に配置されること、或いは、 第２回路の各ループの連続する区分（segments）及び
第１回路のループの連続する区分が、このアンテナを支
持する印刷回路形式の平らな支持板の一方の面及び他方
の面に交互に配置され、この支持板の一方の面に配置さ
れた第１回路のループの各区分は、同一面に配置された
第２回路に属するループの区分に直列接続されること を特徴とするアンテナが提供される。
実施例 第１図は、強磁場B0発生要素１を備えるNMRイメージ
ング装置の図である。台２上に載せられた状態で人体３
がこの磁場下に置かれている。発振器４からは送信アン
テナ５を励起するためのラジオ周波数の電波が発生す
る。例えば、この送信アンテナは４つの電波放射導体を
備える導体６である。受信の際には、本発明の改良を施
した表面アンテナ７により信号が受信される。この表面
アンテナは対称で、かつ、インピーダンス整合されてい
る。この表面アンテナで検出される信号は高周波ライン
８を通じて受信・処理回路９に送られる。受信・処理回
路９はさらに、人体３内の検査領域の断面像を観察する
ディスプレイ手段10に接続されている。シーケンサ11
は、発振器４と受信・処理回路９の制御を行う。
第2a図と第2b図は本発明のアンテナの原理を示す図で
ある。２つの回路に同じ磁場が印加されるときにこれら
回路内に誘起される起電力の相反する作用は、それぞれ
の回路内に誘起される反対向きの電流として現れる。実
際、支持体14、15にそれぞれ取り付けられた面積が等し
い２つのループ12、13は互いに直列に接続されており、
一様な磁場中でこれらループ内に誘起される電流は互い
に反対向きに作用して打ち消し合う（このため「反対向
き」という語が用いられている）。しかし、本発明によ
りアンテナからトランスミッタが離れた位置に配置され
ていてこのアンテナの２つの部分に同じ大きさの作用が
及ぼされる限りはトランスミッタからの影響がこのアン
テナに及ぶことはないが、トランスミッタがこのアンテ
ナの近くに設置されているとこのトランスミッタからの
影響を異なるようにすることができる。第2b図は、各ル
ープにおいて外部磁場に逆らって発生する応答磁場の変
化を、ループ面に垂直な横軸ｘ方向に沿って測定した様
子を示すグラフである。これらループからかなり離れ
た、すなわち少なくともループの直径に対応する距離離
れた地点では、（電気的接続が逆にしてあるため）応答
磁場は互いに逆向きであると考えることができる。従っ
て、互いに消し合う。アンテナの近くでは、考えている
側がどちかであるかによって２つの磁場の一方が優勢に
なる。この結果、アンテナの近くに設置されたトランス
ミッタ（人体内で励起され、励起後に平衡状態に戻る陽
子）は一方のループに対して他方のループに対するより
も大きな効果を及ぼす。従って誘起電流の一方が他方に
対して優勢になり、信号が検出される。点線で表した曲
線がこのようなアンテナの感度をほぼ表している。この
原理に基づいた様々な回路形態を考えることができる。
NMRによるイメージングでは、受信に際して有効な信
号を最大限に検出する必要がある。しかし、第2a図、第
2b図からは、患者がループ12の近くに来る場合にはルー
プ13内に誘起される電流I2がループ12の電流I1とは反対
向きであることがわかる。この効果を最小にするために
は、２つのループの間の距離ｄを大きくすることが考え
られる。しかし、送信アンテナの磁場を一様にするには
逆にループを互いに近づけた配置にしなくてはならな
い。この問題の妥協点を見出すには、合計面積が大きな
ループの面積と等しいｎ個の小さなループで構成された
補助ループを用いるのが好ましい。このようにして、送
信アンテナのように遠くの（一様な）トランスミッタに
起因して誘起された応答磁場を打ち消す。補助ループの
軸線はいずれも主軸から等距離の位置に規則的に配置し
て、これら補助ループを主回路から離しておくことが好
ましい。第3a図、第3b図、それに第５図は、補助回路が
４つの小ループで構成された２つの実施例を示す図であ
る。
第3a図では、補助回路の小ループ群16と主ループ17が
互いに距離ｄ離れた支持体18、19上にそれぞれ配置され
ている。小ループ16と主ループ17は直列である。どのル
ープも環状であることが好ましい。各小ループ16の面積
は大ループである主ループ17の面積の1/4にほぼ等し
い。コンデンサ39、20は、それぞれ大ループと補助ルー
プに共鳴（共振）を起こさせる機能がある。ループ中に
コンデンサが設けてあると大ループ（と、事実上すべて
の補助ループ）の端子では平均電圧をゼロにすることが
できる。第3b図は、小ループの軸線が主ループの中心か
ら小ループの直径ｒにほぼ等しい距離離れた位置にある
場合の図である。シールドされた導線21が主ループのホ
ットポイント22に接続されている。このホットポイント
22は主ループ17の中程の位置に設置されている。導線21
のシールド23はループ17のシールドとしても用いられ
る。このシールド導線を用いると、アンテナを対称にす
るとともに、信号をやはりインピーダンス変換の機能を
有する高インピーダンスの増幅器に戻すことができる。
シールド導線21の中心導体をコンデンサ39のホットポイ
ント22に位置に接続すると対称になる。増幅器は、導線
21とコールドポイント23の間の電圧で駆動する。
第４図は、第3a図、第3b図のアンテナと第５図のアン
テナの動作ダイヤグラムである。アンテナからかなり離
れた位置に設置されたトランスミッタの場合には、誘起
された応答磁場が互いに正確に反対方向を向いていると
考えられるが、近距離間では磁場の相殺は起こらない。
さらに、２つの磁気回路の構成が非対称性であるため、
一方の磁気回路、すなわち主回路は他方の磁気回路より
も影響を与える範囲がはるかに広い。この結果、アンテ
ナの感度が感知領域（領域ａ）で過度に低下することは
ない。
第５図は先に説明した原理で動作するアンテナの構成
の別の例を示す図である。この実施例では２つの回路の
ループが直列になっている。全体を一様な磁場中に入れ
るときには、小ループ内の電流の向きは主ループの電流
の向きと反対である。第3a図におけると同様、補助回路
の小ループ16は主回路のループの軸線のまわりに規則的
に分布している。他の実施例と同様、この実施例の構成
を単一の両面プリント回路に形成することが可能であ
る。実線で示した接続線24、25は回路の第１の面の部分
を表す。点線の接続線44、45はもう一方の面の部分を表
す。２つの面の相互接続は例えばメタライズ層を有する
穴を用いて行う。同じ容量の３つのコンデンサ26〜28を
用いて回路全体を共鳴（共振）させる。先に説明したの
と同じ方法を用いると、回路を対称にし、かつ、インピ
ーダンスを整合させることができる。
第６図の回路29は、アンテナのインピーダンスを変換
して高周波ライン８のインピーダンスと整合させる機能
を有する。この回路はアンテナのすぐ近く、例えばアン
テナと同じ支持体上に設置される。この回路は、高周波
数の電波とはカップリングしていないバイアス回路32か
ら電力供給を受ける電界効果トランジスタ31を備えてい
る。グラウンドとトランジスタ31のゲートに接続された
導線21の中心導体との間に並列に取り付けられた可変コ
ンデンサ33により、アンテナの共振周波数を広い範囲に
わたって変えることができる。バイアス抵抗34とデカッ
プリング用コンデンサ35がトランジスタ31のソースに取
り付けられている。増幅された信号はトランジスタ31の
ドレインから集められ、高周波ライン８を通じて受信・
処理ユニット９に送られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明のアンテナを備えるNMRイメージング
装置の図である。 第2a図と第2b図は、それぞれこのアンテナの概略図およ
び動作ダイヤグラムである。 第3a図と第3b図は、本発明の原理に従うアンテナの構成
の一例を示す図である。 第４図は、この実施例のアンテナの動作ダイヤグラムで
ある。 第５図は、アンテナの別の構成例を示す図である。 第６図は、高インピーダンスの増幅器とこの増幅器のバ
イアス用電子回路とを備える、第１図の装置のレシーバ
回路の図である。 （主な参照番号） １……強磁場発生要素、２……台、 ３……人体、４……発振器、 ５……送信アンテナ、６……導体、 ７……表面アンテナ、８……高周波ライン、 ９……受信・処理回路、 10……ディスプレイ手段、11……シーケンサ、 12、13……ループ、 14、15、18、19……支持体、 16……小ループ、17……主ループ、 20、26、27、28、39……コンデンサ、 21……導線、22……ホットポイント、 23……シールド、 24、25、44、45……接続線、 31……トランジスタ、32……バイアス回路、 33……可変コンデンサ、34……バイアス抵抗、 35……デカップル用抵抗

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】核磁気共鳴イメージング装置（１〜11）の
    ためのパッシブ・デカップリング式受信アンテナ（７）
    であって、 互いに隣接し且つ対向する２つの磁気的な回路（17,1
    6）であって、このアンテナ（７）に対して実質的に一
    様な磁場を発生するトランスミッタによって起電力が誘
    起されたときに、それぞれの誘起起電力が互いに反対向
    きになるようになされた２つの磁気的な回路（17,16）
    を具備し、 これらの回路の一方を構成する第１回路（17）は少なく
    とも１つの磁気的なループを備え、且つ、他方を構成す
    る第２回路（16）は、全部の面積が第１回路（17）の面
    積とほぼ等しい複数の磁気的なループを備える アンテナにおいて、 第２回路（16）のループ面（18）が第１回路（17）のル
    ープ面（19）に対して離間されており、且つ、 第２回路（16）の各ループの中心におけるループに垂直
    な軸が、第１回路（17）のループに垂直な軸の回りの空
    間に均等に配置される ことを特徴とするアンテナ。
  2. 【請求項２】第２回路（16）のループは、相互に直列接
    続され、且つ、第１回路（16）のループに直列接続され
    ることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
  3. 【請求項３】ループは実質的に円環状であり、第２回路
    （16）のループの垂直軸は、第２回路（17）のループの
    垂直軸から、第２回路（17）のループの半径に等しい距
    離だけ離れていることを特徴とする請求項１又は２に記
    載のアンテナ。
  4. 【請求項４】核磁気共鳴イメージング装置（１〜11）の
    ためのパッシブ・デカップリング式受信アンテナ（７）
    であって、 互いに隣接し且つ対向する２つの磁気的な回路（17,1
    6）であって、このアンテナ（７）に対して実質的に一
    様な磁場を発生するトランスミッタによって起電力が誘
    起されたときに、それぞれの誘起起電力が互いに反対向
    きになるようになされた２つの磁気的な回路（17,16）
    を具備し、 これらの回路の一方を構成する第１回路（17）は少なく
    とも１つの磁気的なループを備え、且つ、他方を構成す
    る第２回路（16）は、全部の面積が第１回路（17）の面
    積とほぼ等しい複数の磁気的なループを備える アンテナにおいて、 第２回路（16）の各ループの連続する区分（25−45,44
    −24,…）及び第１回路（17）のループの連続する区分
    が、このアンテナを支持する印刷回路形式の平らな支持
    板の一方の面及び他方の面に交互に配置され、この支持
    板の一方の面に配置された第１回路（17）のループの各
    区分は、同一面に配置された第２回路（16）に属するル
    ープの区分に直列接続される ことを特徴とするアンテナ。
  5. 【請求項５】第２回路（16）の各ループの中心における
    ループに垂直な軸が、第１回路（17）のループに垂直な
    軸の回りの空間に均等に配置されることを特徴とする請
    求項４項に記載のアンテナ。
  6. 【請求項６】ループは実質的に円環状であることを特徴
    とする請求項５項に記載のアンテナ。
  7. 【請求項７】第１回路（17）は、接地導体（23）及びコ
    ア導体（21）を有する周波数ライン部分（21,23）を備
    え、この接地導体（23）は第１回路のループの一部とし
    て機能し、該コア導体（21）は、誘起起電力信号を導通
    するように機能し、一端が受信回路に接続され他端が第
    １回路のループの残余部に接続されることを特徴とする
    請求項１〜６の何れか一項に記載のアンテナ。
  8. 【請求項８】前記受信回路は、第１回路に接続される高
    入力インピーダンス回路に接続されることを特徴とする
    請求項７に記載のアンテナ。
  9. 【請求項９】第１及び第２回路（17,16）は、共振的で
    あり、これらの回路に分配配置されるコンデンサ（26,2
    8）によって前記イメージング装置の共振周波数に周波
    数同調されて、これらの回路の端子の平均電圧がゼロに
    なるようにすることを特徴とする請求項１〜８の何れか
    一項に記載のアンテナ。
JP63111372A 1987-05-07 1988-05-07 特に核磁気共鳴イメージング装置のためのパッシブ・デカップリング式受信アンテナ Expired - Lifetime JP2711252B2 (ja)

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FR8706488A FR2615040B1 (fr) 1987-05-07 1987-05-07 Antenne de reception a decouplage passif notamment pour appareil d'imagerie par resonnance magnetique nucleaire
FR876488 1987-05-07

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JPS63286143A JPS63286143A (ja) 1988-11-22
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